智能制造背景下機械設計及自動化技術發展方向研究

李兆寶

摘要：機械設計與制造是支撐我國經濟穩定發展的關鍵技術，綜合發達國家的發展歷史，無不是以工業發展保障國家國際地位，我國機械設計及自動化技術的發展已經進入平穩發展的時期，同時整個社會已經進入運用人工智能等技術促進技術發展的時代，如何借助新一代數字化、智能化技術，推動我國機械設計及自動化技術升級換代，以強有力機械能力助力我國工業發展，成為當下相關學者研究的熱門問題。

關鍵詞：智能制造;機械設計及自動化;發展方向

引言

隨著科技的進步，自動化技術逐漸被廣泛應用于各個領域。在此背景下，傳統的簡易機械以及傳統的工業制造方式顯然已經不能滿足時代發展的需求，而應用智能自動化技術無論是在生產效率還是設計成本等方面都極大地提升了機械設計效果，促進了機械行業的長久發展。智能化技術在機械設計中的應用優勢主要體現在以下幾個方面：第一，可以有效的降低生產成本。由于智能化技術主要是依托于計算機、控制技術等進行應用的，所以，對于相關機械設備而言，可以在機械設計環節根據相關要求做好調試工作，進而確保整個機械設計流程的科學、高效，有效地避免人為因素影響機械設計質量，繼而起到節約機械設計制造成本的要求;第二，降低工作強度。由于機械設計流程較為復雜所以給相關人員提出了更高的要求，由此也導致機械設計產業與相關人才的矛盾逐漸凸顯出來，繼而制約了機械設計行業的發展。而通過智能化技術的應用，則可以有效地緩解人力資源不足的問題，可以將大量的人力與機械設計中進行脫離，這樣一來不僅提升了生產效率，而且還提升了機械設計企業的經濟效益;第三，利于機械制造行業的智能化發展。通過智能技術的應用在一定程度上也加大了自動化設備的應用，從而為機械制造行業提供基礎保障。

1機械自動化技術的含義

自動化技術是以計算機信息技術為支撐，通過融合機械、微電子、仿生學、傳感器等多學科的先進技術實現機器設備或機械裝備在無人或較少人員參與操作的情況下，可以按照生產需求在預先設定的程序或命令下能自動監測生產過程，分析判斷實時狀況，并自行生產作業的現代化技術。在機械設計制造行業領域，機械自動化技術即通過相關硬件設備和軟件程序使得機械設計及制造過程實現自動化控制的技術。

2智能制造背景下機械設計及自動化技術發展方向

2.1應用于數控系統

數控系統在機械工程和生產中起著重要的作用，在自動化工程中充分保證生產設備的穩定性與效率，其中數控系統主要為數字中心、計算機設備與加工技術，這些技術的結合可以在實際企業生產制造過程中發揮最大價值，保證企業在更高維度實現產品機械化生產，提高企業生產效率的同時可保證質量更新。因此，企業需要對操作人員進一步培訓，這就能實現數字工程的質量控制，減少因不良操作造成機械操作不當引起的成本損失，加大操作人員對自身崗位重要性的認識，保證嚴謹、認真的工作態度。其中，在機械制造生產時，自動化技術大概作用于以下兩個方面：①急停控制裝置。在機器運轉期間，由于工作人員的失誤，或者是機械故障，急停裝置便會自動開始運轉，將機器叫停。它主要是針對于沖壓工藝實施監測，一旦急停控制裝置檢測出異常，便會立即對機器加以控制，以極大程度的保障沖壓工藝流程的安全。②安全防護門。與急停裝置相配套使用，在急停裝置啟動后，警報器會提醒工作人員撤離到安全區域，此時防護門關閉，待到急停裝置完全啟動，并成功將裝置停下來后，安全防護門才會開啟，讓工作人員入內檢查故障原因。

2.2應用節能技術

很多企業在生產過程中都要消耗大量能源，其中大部分都是不可再生的。久而久之，人們開始意識到他們正在浪費能源。很多企業在發展過程中都開始將節能作為一項發展規劃，將可持續發展作為企業的發展理念之一。在機械設計與制造中，各種節能技術的應用對節能起著重要作用。節約能源推動了機械設計和制造自動化的發展，對于機械設計制造，采用自動化技術，可回收生產過程中產生的各種機械產品，有效降低生產成本。在機械設計與制造中，節能技術的應用主要是指采用先進的自動化技術，兼顧產品的性能和用途，以提高這些產品的附加值，使其能多次使用，節能技術在機械工業知識與技術密集型企業中普遍應用，促進了企業的可持續發展。

2.3計算機三維可視化仿真技術

計算機三維可視化仿真技術包括兩部分內容，第一是三維可視化，即通過計算機輔助設計軟件，將客戶的需求進行可視化呈現，與傳統二維視圖相比，三維可視化能直觀明了的將產品細節進行展示，避免因設計問題而導致的產品報廢;第二是計算機仿真技術，由于現階段大多數產品均為多系統復雜產品，通過計算機仿真技術，將產品的工作過程進行數據化分析，找出關鍵點進行功能加強。

2.4虛擬化技術

隨著科技的進步，虛擬化技術得以廣泛的應用。目前，為了更好地滿足機械設計需求，精準的模擬參數，提升機械設備的使用性能等均可以依靠虛擬技術來完成，從而有效地提升機械設計質量和效率。另外，由于機械設計中虛擬技術主要是對機械設計產品流程的仿真，所以通過此環節可以高效地模擬出機械設計產品的性能、結構以及在制造過程中可能出現的問題，進而降低機械設計生產制造環節各項物料大量消耗的情況。譬如，當對所機械設計的零部件進行切削或者加工過程中，就可以通過大數據、多媒體以及人工智能等技術來科學的對設計產品結構、質量以及制作流程等進行檢驗，并通過仿真工作可以準確及時的發現產品所出現的問題，并在此基礎上對機械制造指令和產品生產操作邏輯優化等提供參考依據，進而達到機械設計自動化生產的目的。除此以外，由于虛擬化技術具有一定的復雜性，所包含的知識點也較為復雜，其不僅涉及了人工智能技術而且還包含了計算機圖形學等知識，所以通過此技術在機械設計中的應用，可以促使設備系統處于虛擬化運行狀態，進而在確保機械制造行業生產質量的同時降低設備運行受阻現象的發生幾率。

3機械自動化的應用優勢

傳統的機械設計制造生產模式需要較多人員參與產品模型建立及機器制造過程，生產效率較低，成本投入較高，且機械設計制造工序繁多、結構復雜，過度依賴人工的生產模式受人員操作水平影響以致產品質量不高，能源浪費也較嚴重。目前，自動化技術在機械設計制造領域的應用主要集中體現在數字控制技術、柔性化生產模式及自動檢測技術應用等幾方面，機械自動化的應用具有以下優勢。第一，提升制造精度，機械自動化設計制造生產流程中，工作人員只需規范運用生產線，由計算機系統自動控制生產過程并進行質量檢測，可以實現高精度生產，使得設計與制造質量大大提升;第二，提高生產效率，應用自動化技術打破了傳統機械設計制造工藝的束縛，消除了人工生產模式存在的限制，通過整合各個生產階段削減了冗余操作，使得生產流水線能高效快速運轉;第三，降低生產成本，機械自動化設計制造減少了人力資源的投入，提升了生產資料的利用率，同時通過自動監測生產實時狀態也提高了機械設計制造過程的安全性能，減少了設備損壞和安全事故的風險，降本增效成效十分顯著。

結語

總而言之，近年來，隨著科技的發展，尤其是自動化技術的發展，給我國社會生活的各個領域，尤其是機械設計制造領域帶來了新的活力，自動化和智能化的發展，能夠反映出一個國家的機械工程和制造業的自動化水平，因此我們應不斷創新先進技術，提高機械設計與生產的自動化程度。

參考文獻

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